ABSTRAK
Dewasa ini kemajuan teknologi sudah berkembang pesat dengan mengunakan video digital, data yang diperoleh dapat dianalisa oleh suatu simulasi komputer sehingga perhitungan yang rumit dapat dihindarkan. Dalam tugas akhir ini dibahas cara merekam dan analisa gerakan mekanika dengan program World in Motion.
Gerakan objek yang direkam oleh kamera video ke komputer melalui PCI IEEE 1394 ke dalam file ekstension AVI. Data yang dihasilkan diolah lalu dianalisa oleh program berdasarkan perpindahan suatu objek dan mengidentifikasi geraknya pada layar monitor dengan menempatkan data posisi objek pada tiap frame, serta memberikan masukan massa, skala, gravitasi dari objek. Keluaran data berupa data table dan grafik.
Percobaan dilakukan pada objek yang bergerak secara gerak lurus beraturan, gerak lurus berubah beraturan dan gerak harmonik. Percobaan dilakukan dengan jarak tempuh benda berkisar satu meter dengan persentasi kesalahan berkisar 0,2% - 35,2% berdasarkan perbandingan data program terhadap perhitungan idealnya dan 2% - 60% berdasarkan perbandingan perhitungan terhadap gravitasi, persentasi kesalahan yang terjadi karena adanya delay time pada video, perbedaan clock antara PCI card dengan I/O pada transfer data, kesalahan paralax pada penempatan data posisi objek dan asumsi perhitungan data program terhadap perhitungan idealnya.
ABSTRACT
These days, technology progress has been developed so through by using digital video, the result of the data that we got could be analyzed by computer simulation, so that we can avoid the complicated calculation. In this final tasks will be explained the way of recording and analyzing about mechanic movement using World in Motion software.
The object movement that recorded by video camera to computer passing through PCI IEEE 1394 into AVI file extension. We process the data and then be analyzed by software based on object movement and identify every movement on monitor by placing object data position in every frame, meanwhile, we also put mass, scale, gravity of the object inside. The output result will be in table data and graphic.
The experiment has been done on regularly diametrical movement, regularly changing diametrical movement, and harmonic movement of movement object. This experiment has been done using about 1 meter distance of the object and 0.2% – 35.2% false presentation, based on program data compared to ideal calculations and 2% - 60% based on calculation compare to gravitation. These false presentation because of video delay time, clock differentiation between PCI card to I/O when transferring data, parallax false when placing object position data and calculation assumption program data to ideal calculation.
DAFTAR ISI Abstrak……….…….………....i Abstract...ii Kata Pengantar………iii Daftar Isi………...v Daftar Gambar……….ix Daftar Tabel………...xii
BAB I Pendahuluan………...………...……1
I.1 Latar Belakang………...1
I.2 Tujuan ……….………..1
I.3 Pembatasan Masalah……….1
I.4 Sistematika Pembahasan………...2
BAB II Landasan Teori………...………..4
II.1 Perangkat lunak World in Motion……….…3
II.2 Dimensi………..………3
II.3 Jenis Gerak Kinematika…...………..………4
II.4 Gerak Kinematika………..4
II.4.1 Perpindahan, dan Kecepatan.……….…….……….4
II.4.2 Momentum……….……..6
II.4.2.1 Hukum Kekekalan Momentum……….…..6
II.4.3 Percepatan………...………..……...7
II.4.3.1 Persamaan Linear untuk Percepatan Konstan………..…...7
II.4.3.2 Jatuh Bebas……….………9
II.4.3.3 Gerak Harmonis….……….…9
II.5 Gaya dalam Dinamika………..………...11
II.5.1 Gaya Berat………...………...11
II.5.2 Gaya Normal………...………...12
II.5.3 Gaya Total………...…………...13
II.6 Energi Mekanika………...13
II.6.1 Energi Potensial Gravitasi………..13
II.6.2 Energi Kinetik………...……….14
II.6.3 Total Energi Mekanik………..…..14
II.6.4 Kekekalan Energi Mekanika………...………...14
BAB III Aplikasi system perangkat Lunak……….…….……….15
III.1 Program World in Motion pada komputer……...………...15
III.2 Perekam video pada Program World in Motion……...……..……….15
III.3 Program World in Motion dalam non browser mode……….19
III.4 Program World in Motion dalam browser mode………21
III.5 AnalisaVideo…..……….…23
III.5.1 Menu Bar Menu Items………...24
BAB IV Analisa dan ujicoba………32
IV.1 Perbandingan Video card………32
IV.2 Percobaan dengan mengunakan bola yang digelindingkan.………....33
IV.2.1 Percobaan 1A (bola yang digelindingkan)….………....34
IV.2.2 Percobaan 1B (bola yang digelindingkan)………...35
IV.2.3 Percobaan 1_CD (bola yang digelindingkan)………..…..36
IV.3 Percobaan dengan bola yang bertumbukan….……….……..……….37
IV.3.1 Percobaan 2A (bola yang bertumbukan) …….………….…….38
IV.3.2 Percobaan 2B (bola yang bertumbukan)... ……….…...39
IV.3.3 Percobaan 2C (tumbukan 2 benda yang diluncurkan)………...40
IV.3.4 Percobaan 2_CD (tumbukan 2 benda yang diluncurkan)……..41
IV.4 Percobaan dengan menggunakan bola yang dijatuhkan………...…...42
IV.4.1 Percobaan 3A (bola yang dijatuhkan )………...43
IV.4.2 Percobaan 3B (bola yang dijatuhkan )………...44
IV.4.3 Percobaan 3 CD (bola yang dijatuhkan )………...……45
IV.5 Percobaan dengan menggunakan bola yang dilambungkan .………..46
IV.5.1 Percobaan 4A (bola yang dilambungkan)…………...………...46
IV.5.2 Percobaan 4B (bola yang dilambungkan)…………...………...47
IV.6 Percobaan dengan melemparkan bola dalam gerakan proyektil……….………..49
IV.6.1 Percobaan 5A (bola dalam gerakan proyektil)….. ………49
IV.6.2 Percobaan 5B (bola dalam gerakan proyektil).……...……...…51
IV.7 Percobaan dengan massa tergantung pada pegas dan berosilasi secara vertikal……….53
IV.7.1 Percobaan 6A (massa pada pegas)……..………...…54
IV.7.2 Percobaan 6B (massa pada pegas)………..………...56
BAB V Kesimpulan dan Saran………58
V.1 Kesimpulan……….58
V.2 Saran……….………..59
Daftar Pustaka
Lampiran A Blok Diagram Lampiran B Grafik
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik linier D terhadap t ..………….……….….…..5
Gambar 2.2 Grafik linier x per satuan t ……...……….….….5
Gambar 2.3 Grafik linear dengan kecepatan tetap …………...………….…….6
Gambar 2.4 Grafik linear dari v terhadap t ….………...………7
Gambar 2.5 Grafik Luas Area berdasarkan kecepatan terhadap waktu...……...8
Gambar 3.1 Return to Video Analysis 1………....15
Gambar 3.2 Menu Default……….16
Gambar 3.3 Menu Save Change………16
Gambar 3.4 Menu Utama……….….17
Gambar 3.5 Open Video File………....17
Gambar 3.6 Capture a New File……….……..…17
Gambar 3.7 Open klip Analysis Video……….….18
Gambar 3.8 Tombol Mark Min dan Max Frame………..…18
Gambar 3.9 Tombol Input Data………....19
Gambar 3.10 Return Video Analysis Non Browser mode………..….19
Gambar 3.11 Menu Default Non Browser mode………...……….….20
Gambar 3.12 Mode as the Default Non Browser mode………..20
Gambar 3.13 Pilihan topik utama pada frame kiri dan contoh video percobaan pada frame kanan………...21
Gambar 3.14 Bagian lab document...………..21
Gambar 3.15 Click here to open the video………..22
Gambar 3.16 Return to Video Analysis………...23
Gambar 3.17 Video Analysis………..23
Gambar 3.18a Scale……….….…25
Gambar 3.18b Input scale……….25
Gambar 3.19 Input FPS………...26
Gambar 3.20 Menu Defaults..……….26
Gambar 3.21 Missing Data Position Time………..27
Gambar 3.22 Save Data………..28
Gambar 3.23 Open Video File non-browser mode….………28
Gambar 3.24 Option Bar……….29
Gambar 3.25 Grafik mode………...30
Gambar 4.1 PCI Videum Board ………...32
Gambar 4.2 PCI IEEE 1394………..32
Gmabar 4.3 Percobaan 1A (bola yang digelindingkan)………....34
Gambar 4.4 Percobaan 1B (bola yang digelindingkan)………35
Gambar 4.5 Percobaan 1 CD (bola yang digelindingkan)……….……...36
Gambar 4.6 Percobaan 2A (bola yang bertumbukan)..……….…....38
Gambar 4.7 Percobaan 2B (bola yang bertumbukan)……….….….39
Gambar 4.8 Percobaan 2C (tumbukan 2 benda yang diluncurkan)…….…….40
Gambar 4.9 Percobaan 2 CD (tumbukan 2 benda yang diluncurkan).….….…41 Gambar 4.10 Percobaan 3A (bola yang dijatuhkan )..………...43
Gambar 4.11 Percobaan 3B (bola yang dijatuhkan ).. ……….….….…44
Gambar 4.12 Percobaan 3 CD (bola yang dijatuhkan )…….…………..……...45
Gambar 4.13 Percobaan 4A (bola yang dilambungkan).………...46
Gambar 4.14 Percobaan 4B (bola yang dilambungkan )…………..…………..47
Gambar 4.15 Percobaan 5A (bola dalam gerakan proyektil)………..49
Gambar 4.16 Percobaan 5B(bola dalam gerakan proyektil)...……….…...51
Gambar 4.17 Percobaan 6A (massa pada pegas) ………...54
Gambar 4.18 Percobaan 6B (massa pada pegas) ...……….……...56
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Pengamatan 1A (bola yang digelindingkan)…...…………34
Tabel 4.2 Data Pengamatan 1B (bola yang digelindingkan)………35
Tabel 4.3 Data Pengamatan 1 CD (bola yang digelindingkan)………36
Tabel 4.4 Data Pengamatan 2A (bola yang bertumbukan)...………38
Tabel 4.5 Data Pengamatan 2B (bola yang bertumbukan)………39
Tabel 4.6 Data Pengamatan 2C (tumbukan 2 benda yang diluncurkan)…...40
Tabel 4.7 Data Pengamatan 2 CD (tumbukan 2 benda yang diluncurkan)...41
Tabel 4.8 Data Pengamatan 3A (bola yang dijatuhkan )..……….…………43
Tabel 4.9 Data Pengamatan 3B (bola yang dijatuhkan )………...…………44
Tabel 4.10 Data Pengamatan 3 CD (bola yang dijatuhkan )...…………..…..45
Tabel 4.11 Data Pengamatan 4A (bola yang dilambungkan )………....47
Tabel 4.12 Data Pengamatan 4B(bola yang dilambungkan ).………..……..48
Tabel 4.13 Data Pengamatan 5A (bola dalam gerakan proyektil)..………....50
Tabel 4.14 Data Pengamatan 5B (bola dalam gerakan proyektil)…………...52
Tabel 4.15 Data Pengamatan 6A (massa pada pegas) ………55
Tabel 4.16 Data Pengamatan 6B (massa pada pegas) ………....56
Lampiran A: Blok Diagram A-1
Setting menu defaults (use the browser mode as
the default) Program World-in-Motion No Open Video file Objek Video camera PCI IEEE 1394 Capture Video analysis Setting Program Input Data Data Possition Time Option
Tabel dan grafik : Position Vs Time Velocity Vs Time Momentum Vs Time Acceleration Vs Time
Force Vs Time
Lampiran A: Blok Diagram A-2
Open Video file Lab
Document
Teori Experiment Video (sampel dari CD)
Open File *.htm
Setting menu defaults (use the browser mode as
the default) Yes Setting Program Program World-in-Motion Input Data Data Possition Time Tabel dan grafik :
Position Vs Time Velocity Vs Time Momentum Vs Time Acceleration Vs Time
Force Vs Time
Lampiran B: Grafik B-1
Grafik 4.1
Grafik 4.2
Lampiran B: Grafik B-2
Grafik 4.4 Data set 1
Data set 2
Lampiran B: Grafik B-3
Grafik 4.5 Data set 1
Data set 2
Grafik 4.6
Lampiran B: Grafik B-4
Data set 2
Lampiran B: Grafik B-5
Data 2
Grafik 4.8
Lampiran B: Grafik B-6
Grafik 4.10
Lampiran B: Grafik B-7
Grafik 4.12
Grafik 4.13
Lampiran B: Grafik B-8
Grafik 4.15
BAB I PENDAHULUAN
Berisi penjelasan tentang latar belakang, tujuan, pembatasan masalah
dan sistematika pembahasan
I.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi di pengolahan data sudah berkembang dengan pesat
sebagai salah satu contoh adalah perekaman objek bergerak dengan menggunakan
kamera yang datanya diolah dan dianalisa secara digital sehingga didapat hasil
berupa tabel dan grafik.
Suatu simulasi komputer yang digunakan menganalisa suatu peristiwa
gerakan pada gerak satu dimensi atau dua demensi yang direkam dengan kamera
video dan data yang dihasilkan dapat dianalisa.
I.2 Tujuan
Tugas Akhir ini bertujuan untuk menganalisa suatu peristiwa gerakan yang
mencakup gerak lurus beraturan, gerak lurus berubah beraturan, gerak harmonik.
Gerakan tersebut direkam oleh kamera dan data yang dihasilkan diolah dengan
program World in Motion.
I.3 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Simulasi hanya pada gerakan satu dimensi atau dua dimensi
2. Gerakkan objek adalah jenis gerak lurus beraturan, gerak lurus berubah
beraturan dan gerak harmonik .
3. Analisa gerakan dilakukan secara OFF line.
Bab I Pendahuluan 2
4. Data video yang dianalisa berupa ekstention AVI dan dianalisa frame per
frame dengan selang waktu antara per satu frame 0,033 detik.
5. Hasil berupa tabel dan grafik posisi, kecepatan, percepatan, gaya, momentum per satuan waktu.
6. Program yang digunakan adalah Program World in Motion version 4.0 For Windows.
I.4 Sistematika Pembahasan
Penulisan Tugas Akhir ini disusun dalam 5 Bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut
1. Bab I Pendahuluan
Berisi penjelasan tentang latar belakang, tujuan, pembatasan masalah dan
sistematika pembahasan. 2. Bab II Landasan Teori
Berisi bahasan tentang teori-teori yang menunjang atau mendukung sistem
perangkat lunak Program World in Motion dan teori dasar tentang gerak fisika.
3. Bab III Aplikasi sistem perangkat Lunak
Berisi bahasan tentang aplikasi sistem perangkat lunak World in Motion.. 4. Bab IV Analisa dan Uji Coba
Berisi data pengamatan dan data hasil percobaan yang telah dilakukan. 5. Bab V Kesimpulan dan Saran
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil data percobaan dapat disimpulkan menjadi beberapa poin
antara lain:
1. Perekaman dengan menggunakan video kamera harus disertai dengan PCI
Card IEEE1394 agar akurasi data presisi.
2. Untuk menganalisa gerakan mekanika yang direkam oleh video,
berdasarkan dari perpindahan suatu objek dan mengidentifikasi
gerakannya pada layar monitor dengan menempatkan data posisi dari
objek serta memberikan input massa, skala, gravitasi.
3. Persentasi kesalahan terjadi karena adanya perbedaan clock antara PCI
card dengan I/O pada transfer data, kesalahan paralax pada penempatan
data posisi objek dan asumsi perhitungan data program terhadap
perhitungan idealnya.
4. Persentasi kesalahan pada percobaan :
a. Percobaan 1A : % kesalahan Vx = 14.88% , % kesalahan ax = 34.8%.
b. Percobaan 1B : % kesalahan Vx = 17.89% , % kesalahan ax = 27.27%
c. Percobaan 1_CD : % kesalahan Vx = 26% , % kesalahan ax = 1.4%
d. Percoban 2A : % kesalahan V2’ = 15.35%
e. Percoban 2B : % kesalahan V2’ = 35.2%
f. Percobaan 2C : % kesalahan V2’ = 1.6%
g. Percobaan 2_CD : % kesalahan V2’ = 15.3%
Bab V Kesimpulan dan Saran 59
h. Percobaan 3A : % kesalahan V = 3.52% , % kesalahan a = 2.16% ,
% kesalahan a terhadap g = 50.35%
i. Percobaan 3B : % kesalahan V = 2.71% , % kesalahan a = 4.79% ,
% kesalahan a terhadap g = 52.1%
j. Percobaan 3_CD : % kesalahan V = 3.88% , % kesalahan a = 0.98%,
% kesalahan a terhadap g = 2%
k. Percobaan 4A : % kesalahan V = 14.8% , % kesalahan a = 0.2%,
% kesalahan a terhadap g = 47.908%
l. Percobaan 4B : % kesalahan V = 15.9% , % kesalahan a = 1.5% ,
% kesalahan a terhadap g = (14.77-9.8)/9.8 = 50%
m. Percobaan 5A : % kesalahan Ymax = 7.43% ,
% kesalahan Xmax = 15.4% , % kesalahan ay terhadap g = 58.14%
n. Percobaan 5B : % kesalahan Ymax = 13.13% ,
% kesalahan Xmax = 22.38% , % kesalahan ay terhadap g = 60%
o. Percobaan 6A : % kesalahan Vy = 4.62%, % kesalahan ay = 2.98%
p. Percobaan 6B : % kesalahan Vy = 4.43% , % kesalahan ay = 0.54%
V.2 Saran
Adapun saran yang dipertimbangkan untuk pengembangan topik ini agar
menjadi lebih baik :
1. Untuk merubah data video ke file *.avi dapat menggunakan utility video
Bab V Kesimpulan dan Saran 60
2. Penempatan data posisi objek pada layar monitor harus dilakukan dengan
teliti, untuk meminimalkan kesalahan paralax pada skala di layar monitor
terhadap skala sebenarnya.
3. Agar mendapatkan data video yang lebih real time dapat mengunakan
video card yang kemampuan dan transfer data rate diatas spesifikasi PCI
DAFTAR PUSTAKA
1. Carlson Robert “Amusement Park Physics”, 22585 Woodhill Drive 2. Giancoli, Douglas C. “Fisika, Jilid 1 edisi ke 5”, Erlangga, 2001.
3. Halliday David dan Resnick Robert “Fisika, Jilid 1 edisi ke 3”, Erlangga,1990.
4. Sears, Francis Weston “Mekanika, Panas dan Bunyi”, Binacipta, Cetakan kedelapan, Mei 1994.
DAFTAR PUSTAKA
1. Carlson Robert “Amusement Park Physics”, 22585 Woodhill Drive 2. Giancoli, Douglas C. “Fisika, Jilid 1 edisi ke 5”, Erlangga, 2001.
3. Halliday David dan Resnick Robert “Fisika, Jilid 1 edisi ke 3”, Erlangga,1990.
4. Sears, Francis Weston “Mekanika, Panas dan Bunyi”, Binacipta, Cetakan kedelapan, Mei 1994.
